题目
在等温间歇釜式反应器中,以硫酸为催化剂使过氧化氢异内苯分解成苯酚、丙酮,该反应为一级反应,反应速度常数k为(0.081)/(s),若每小时处理过氧化氢异丙苯3m^3,求转化率达到98.8%时所需反应釜的实际体积为多少?每批操作非生产时间为3544.8s,装料系数varphi为0.65(因为反应过程起泡沫)。
在等温间歇釜式反应器中,以硫酸为催化剂使过氧化氢异内苯分解成苯酚、丙酮,该反应为一级反应,反应速度常数$k$为$\frac{0.081}{s}$,若每小时处理过氧化氢异丙苯$3m^3$,求转化率达到98.8%时所需反应釜的实际体积为多少?每批操作非生产时间为3544.8s,装料系数$\varphi$为0.65(因为反应过程起泡沫)。
题目解答
答案
根据一级反应公式,$ k t = \ln \left( \frac{1}{1 - X} \right) = \ln(83.33) \approx 4.42 $,得 $ t = \frac{4.42}{0.081} \approx 54.57 \, s $。
每批总时间 $ T = 54.57 + 3544.8 = 3599.37 \, s \approx 1 \, h $。
每批处理体积 $ V_0 = 3 \, m^3 $,实际体积为:
\[
V = \frac{V_0}{\varphi} = \frac{3}{0.65} \approx 4.615 \, m^3
\]
因此,反应釜的实际体积约为 $ 4.615 \, m^3 $。
答案:约 $ 4.615 \, m^3 $。